Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Đo lường và linh kiện điện tử (mã mô đun: DT7203) là tài liệu học tập và giảng dạy thuộc khối kiến thức cơ sở chuyên ngành, được biên soạn theo chương trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp ở trình độ Trung cấp và Cao đẳng. Văn bản được ban hành kèm theo Quyết định số 527a/QĐ-CĐN ngày 8 tháng 12 năm 2025 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề Sóc Trăng, do Huỳnh Thị Ngọc Cương làm chủ biên. Mô đun có tổng thời lượng thực hiện là 90 giờ, phân bổ cụ thể gồm 29 giờ lý thuyết; 57 giờ dành cho thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập và 04 giờ kiểm tra định kỳ.

Về mục tiêu học tập (learning outcomes), giáo trình trang bị cho người học kiến thức hệ thống về các nhóm thiết bị đo lường thông dụng trong ngành điện - điện tử, bao gồm chức năng cấu tạo, nguyên lý vận hành của đồng hồ vạn năng (VOM), máy phát sóng và máy hiện sóng (dao động ký); cấu tạo, ký hiệu, đặc tính kỹ thuật cùng ứng dụng của các linh kiện thụ động và linh kiện bán dẫn; đồng thời giới thiệu tổng quan các công đoạn trong quy trình công nghệ chế tạo vi mạch bán dẫn. Về mặt kỹ năng, người học được rèn luyện năng lực sử dụng thành thạo các thiết bị đo; thực hiện đo kiểm xác định cực tính, phân biệt linh kiện còn tốt hay bị hư hỏng; đo đạc các thông số điện áp, dòng điện, tần số, chu kỳ trên mạch thực tế; nhận diện linh kiện trên sơ đồ nguyên lý và ứng dụng phần mềm mô phỏng chuyên ngành. Về phẩm chất, mô đun yêu cầu tính cẩn thận, độ chuẩn xác trong thao tác kỹ thuật và tuân thủ quy chuẩn an toàn lao động.

Cấu trúc giáo trình gồm 3 bài học lớn: Bài 1 tập trung vào Đo lường điện tử (20 giờ); Bài 2 về Sử dụng linh kiện điện tử (60 giờ); Bài 3 về Khảo sát công nghệ vi mạch bán dẫn (10 giờ). Điểm đặc thù của tài liệu là thiết kế bài học tối giản về mặt lý thuyết suy diễn, tập trung vào sơ đồ đấu nối, bảng số liệu thực nghiệm và chỉ dẫn thao tác nút điều khiển thiết bị cụ thể.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được phân bố qua ba bài học trọng tâm với trình tự logic từ vận hành công cụ đo, nhận diện phân tích linh kiện đơn lẻ đến tìm hiểu công nghệ sản xuất vi mạch tích hợp:

  • Bài 1: Đo lường điện tử (Mã bài: DT7203-01): Cung cấp kiến thức và kỹ năng thực hành trên máy đo VOM, máy phát sóng và máy hiện sóng (Oscilloscope). Đối với đồng hồ vạn năng (VOM kim và DVOM), bài học giải thích cơ cấu từ điện, độ nhạy trở kháng chuẩn 20k$\Omega$/V, kỹ thuật chọn thang đo, phương pháp chỉnh Zero ADJ và các bước đo điện trở, điện áp một chiều (DC), điện áp xoay chiều (AC), dòng điện DC. Đồng thời, bài học hướng dẫn dùng thang đo $\Omega$ để kiểm tra thông mạch cuộn dây biến áp, kiểm tra tình trạng tụ điện (độ phóng nạp, rò rỉ, đánh thủng chập, tụ hóa bị khô). Đối với máy phát tín hiệu, tài liệu phân loại máy phát theo dải tần (từ dưới 20Hz đến trên 10GHz) và dạng sóng (sin, vuông, tam giác, răng cưa; điều chế AM, FM). Đối với máy hiện sóng CRT (điển hình như model GOS-652G), nội dung mô tả chi tiết chức năng ống phóng điện tử, kênh lệch đứng Y (Volts/Div, AC-GND-DC), kênh lệch ngang X (Time/Div, Triggering, quét Auto, Norm, TV-V, TV-H), cùng các phép đo biên độ đỉnh ($V_p$), đỉnh - đỉnh ($V_{pp}$), giá trị hiệu dụng ($V_{rms} = 0,707 V_p$), chu kỳ, tần số, độ rộng xung, thời gian tăng (rise time 10%–90%), thời gian giảm (fall time 90%–10%), và đo độ lệch pha qua mẫu hình Lissajous.
  • Bài 2: Sử dụng linh kiện điện tử: Chiếm khối lượng lớn nhất (60 giờ), chia thành hai phân ban: Linh kiện thụ động (điện trở, tụ điện, cuộn cảm; nguyên lý đọc trị số vạch màu, cách ghép nối) và Linh kiện bán dẫn (Diode chỉnh lưu, diode chuyên dụng, cùng các linh kiện bán dẫn nhiều lớp gồm SCR, TRIAC, DIAC; khảo sát nguyên lý dẫn dòng, phân cực và ứng dụng đóng cắt trong mạch điện tử công nghiệp).
  • Bài 3: Khảo sát công nghệ vi mạch bán dẫn: Khái quát về vi mạch bán dẫn (IC), quy trình các bước tạo vi mạch, công nghệ sản xuất chip bán dẫn và các yêu cầu kỹ thuật về môi trường phòng sạch trong chế tạo vi mạch.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình hình thành nền tảng kỹ thuật thông qua các định luật và mô hình vật lý kinh điển:

  • Định luật Ohm và mạch phân áp: Ứng dụng hệ thức $U = I \cdot R$ trong việc tính toán điện áp, dòng điện và điện trở tương đương ($R_{tđ}$) qua các sơ đồ mạch phân thế, mạch đo nối tiếp và song song sử dụng nguồn Variac 100V.
  • Nguyên lý chuyển đổi và phối hợp trở kháng: Cơ chế mở rộng thang đo cho ampe kế bằng điện trở Shunt mắc song song ($R_s$) và mở rộng thang đo cho vôn kế bằng điện trở phụ mắc nối tiếp ($R_p$), dựa trên các thông số dòng lệch đầy thang ($I_{fs}$) và nội trở cơ cấu đo ($R_G$).
  • Lý thuyết tín hiệu dao động: Quan hệ giữa tần số và chu kỳ ($f = 1/T$), sự phụ thuộc của góc lệch pha ($\Delta\varphi$) vào số vạch ngang trên màn hình dao động ký, và phương pháp quỹ đạo pha Lissajous để so sánh tần số và xác định góc lệch pha ($0^\circ, 90^\circ, 180^\circ$).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thao tác chỉnh cơ khí điểm 0 cho kim chỉ thị; chỉnh biến trở Zero ADJ trên thang đo $\Omega$; cân chỉnh điện áp chuẩn CAL $2V_{p-p}$ tần số 1kHz trên máy hiện sóng; vận hành các núm chức năng Focus, Intensity, Beam Find, Hold-off, Dual, Chop; đọc đúng giá trị điện trở qua mã màu tiêu chuẩn.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích sai số khi mắc vôn kế trước ampe kế hoặc vôn kế sau ampe kế; giải đoán dạng sóng hiển thị trên màn huỳnh quang CRT để phát hiện méo biên độ, méo sườn xung; phân tích mức độ giảm dung lượng của tụ hóa thông qua tốc độ phóng nạp so với mẫu chuẩn.
  • Kỹ năng thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Đấu nối mạch đo an toàn; thực hiện xả điện tích của tụ lọc điện áp cao trong máy hiện sóng để phòng ngừa nguy hiểm điện áp vài kilovolt; xác định chân cực và tình trạng hoạt động của diode, transistor và linh kiện bán dẫn công suất.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng phương pháp đào tạo tích hợp (integrated training), trong đó lý thuyết đóng vai trò dẫn dắt và phần lớn thời lượng được chuyển hóa thành các bài tập thực nghiệm tại xưởng. Tỷ lệ phân bổ thời gian thể hiện rõ định hướng này: thời lượng thực hành, thảo luận và làm bài tập chiếm 57/90 giờ (tương đương 63,3% tổng khối lượng môn học), trong khi lý thuyết chỉ chiếm 29 giờ (32,2%) và kiểm tra chiếm 4 giờ.

Cấu trúc mỗi bài học bao gồm phần tóm tắt lý thuyết, bảng mô tả thiết bị, trình tự các bước thực hiện và biểu mẫu ghi nhận kết quả. Cụ thể trong Bài 1, giáo trình bố trí các bài thí nghiệm đo kiểm mạch điện gồm:

  • Thí nghiệm 1: Đo dòng điện, điện áp và xác định điện trở $R_1$ theo hai cấu hình mắc vôn kế trước ampe kế và mắc vôn kế sau ampe kế để đánh giá ảnh hưởng của nội trở máy đo.
  • Thí nghiệm 2 và 3: Khảo sát điện áp và dòng điện trên từng nhánh của mạch hỗn hợp nhiều điện trở, ghi nhận dữ liệu vào Bảng 2 và Bảng 3 nhằm kiểm chứng định luật mạch.
  • Thí nghiệm 4: Biến đổi nguồn cung cấp (DC và AC) qua 5 mức giá trị, ghi kết quả vào Bảng 4 để vẽ đồ thị thực nghiệm biểu diễn quan hệ $I - U$.
  • Thực hành trên máy hiện sóng: Đưa tín hiệu sin 2V từ nguồn âm tần AF (tần số 1kHz – 3kHz) vào cầu phân thế để đo điện áp, đo điện trở, xác định dung kháng của tụ điện và đo điện cảm $L$ của cuộn dây.

Phương pháp đánh giá kết quả học tập được quy định định lượng rõ ràng với thang điểm 10:

  • Tiêu chí Kiến thức (3 điểm): Yêu cầu người học hoàn thành đầy đủ các bài tập tự luận và tính toán cuối bài.
  • Tiêu chí Kỹ năng (6 điểm): Đánh giá khả năng đấu nối mạch đúng sơ đồ nguyên lý, chọn đúng thang đo và vận hành máy đo chuẩn xác.
  • Tiêu chí Thái độ (1 điểm): Đánh giá tính nghiêm túc, cẩn trọng trong thao tác và duy trì vệ sinh an toàn tại nơi thực tập.

Đối với hoạt động tự học, tài liệu cung cấp hệ thống câu hỏi cuối chương về tính toán tham số kỹ thuật mạch đo (như tính $R_{shunt}$ cho mA kế có các thang $100\mu\text{A}, 500\mu\text{A}, 5\text{mA}, 25\text{mA}$ khi biết $I_{fs}=100\mu\text{A}, R_G=1,5\text{k}\Omega$; tính điện trở phụ cho vôn kế 4 thang đo $0,3\text{V}, 10\text{V}, 50\text{V}, 250\text{V}$ khi $I_{fs}=500\mu\text{A}, R_G=600\Omega$), hướng dẫn người học tự rèn luyện kỹ năng tính toán song song với bài tập xưởng.

Điểm nổi bật và cập nhật

Giáo trình thể hiện tính thực tiễn thông qua việc chuẩn hóa nội dung đào tạo nghề theo các căn cứ kỹ thuật rõ ràng:

Thứ nhất, việc bổ sung Bài 3 "Khảo sát công nghệ vi mạch bán dẫn" vào khung chương trình mở rộng tầm nhìn của học viên từ cấp độ linh kiện rời rạc (discrete components) sang cấu trúc vi mạch tích hợp (integrated circuits). Nội dung bao quát các khái niệm cốt lõi về quy trình chế tạo chip bán dẫn và các tiêu chuẩn khắt khe về môi trường sản xuất (phòng sạch), phản ánh sự chuyển dịch công nghệ trong chuỗi sản xuất thiết bị điện tử hiện đại.

Thứ hai, tài liệu cập nhật chi tiết bảng chức năng điều khiển của các thiết bị đo công nghiệp chuẩn mực, điển hình là máy hiện sóng cathode-ray Model GOS-652G. Bảng hướng dẫn liệt kê đầy đủ 24 núm điều khiển kèm thao tác kết hợp chuyên sâu: công tắc kéo [VAR PULL x5 MAG] tăng hệ số khuếch đại dọc 5 lần; [PULL CHOP] rẽ mạch hiển thị hai tia ở tần số quét thấp; [PULL x10 MAG] dãn trục thời gian ngang gấp 10 lần; cùng các chế độ lọc đồng bộ chuyên dụng [TV-V] và [TV-H] dùng cho tín hiệu truyền hình.

Thứ ba, quy trình kiểm tra linh kiện trong giáo trình gắn liền với hiện tượng hư hỏng thực tế trong sửa chữa công nghiệp. Tài liệu không chỉ trình bày đặc tính lý tưởng mà nêu cụ thể các trường hợp: tụ điện bị rò (kim đồng hồ dâng lên nhưng không lùi về vị trí vô cùng), tụ bị đánh thủng chập ($R = 0\Omega$), và phương pháp phát hiện tụ hóa bị khô (suy giảm điện dung) bằng phép đo so sánh xung phóng nạp trực tiếp với tụ mới cùng thông số trên thang đo điện trở.

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình được thiết kế phục vụ các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống giáo dục nghề nghiệp:

  • Học sinh, sinh viên: Người học trình độ Trung cấp và Cao đẳng thuộc nghề Điện tử công nghiệp, Điện tử dân dụng, Cơ điện tử và Kỹ thuật điều khiển. Giáo trình đóng vai trò là tài liệu học tập bắt buộc cho mô đun cơ sở DT7203.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần cơ sở về Vật lý đại cương (trọng tâm là phần Điện học - Từ học), có kiến thức toán học cơ bản về giải tích mạch (đại số tuyến tính, tính toán tỷ lệ, đọc đồ thị hàm số) và nắm vững các quy tắc an toàn điện cơ bản trước khi bước vào phòng thực hành.
  • Giảng viên chuyên ngành: Tài liệu cung cấp khung phân phối thời gian chuẩn (90 giờ), hệ thống biểu mẫu thí nghiệm và barem đánh giá 3 thành phần (Kiến thức 3 điểm, Kỹ năng 6 điểm, Thái độ 1 điểm), hỗ trợ giảng viên xây dựng giáo án lý thuyết, phiếu hướng dẫn thực hành và đề thi kết thúc mô đun.
  • Kỹ thuật viên tự học và tham khảo: Thợ sửa chữa điện tử, bảo trì thiết bị công nghiệp có thể sử dụng giáo trình như tài liệu tra cứu các thao tác hiệu chuẩn đồng hồ vạn năng, kỹ thuật quan sát tín hiệu trên dao động ký và phương pháp kiểm tra linh kiện bán dẫn công suất (SCR, TRIAC, DIAC).

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào? Tài liệu được biên soạn phục vụ học sinh, sinh viên hệ đào tạo Trung cấp và Cao đẳng nghề Điện tử công nghiệp; đồng thời phù hợp làm tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên bảo trì mạch điện tử cơ bản.

2. Người học cần trang bị kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này? Học viên cần nắm vững kiến thức vật lý cơ bản về dòng điện, điện áp, định luật Ohm, các phép tính đại số giải mạch điện một chiều và an toàn điện cơ bản trong nhà xưởng.

3. Giáo trình này có điểm gì khác biệt so với các tài liệu lý thuyết mạch thông thường? Tài liệu tập trung thời lượng lớn cho thực hành (57/90 giờ, chiếm trên 63%), lược bỏ phần chứng minh công thức phức tạp, cung cấp bảng thao tác nút bấm chi tiết trên thiết bị thực tế (như VOM chỉ thị kim, dao động ký GOS-652G, máy phát âm tần AF) kèm biểu mẫu ghi số liệu thực nghiệm.

4. Làm thế nào để tự học và thực hành hiệu quả theo giáo trình? Người học cần bám sát trình tự từ Bài 1 sang Bài 2: nắm chắc quy tắc an toàn và cách hiệu chỉnh điểm 0 (Zero ADJ) trên máy đo VOM trước khi đo linh kiện; tự giải các bài tập tính toán điện trở Shunt và điện trở phụ ở cuối Bài 1 để hiểu sâu về cơ cấu mở rộng thang đo trước khi đấu dây thực tế.

5. Giáo trình có cung cấp các tài liệu bổ trợ nào kèm theo không? Tài liệu tích hợp sẵn hệ thống bảng biểu ghi số liệu đo kiểm (Bảng 1 đến Bảng 4), sơ đồ đấu nối mạch thí nghiệm qua biến áp Variac, bảng tra cứu núm điều khiển dao động ký và danh mục câu hỏi, bài tập tính toán thiết kế thang đo ở cuối mỗi bài.

Kết luận

Giáo trình Đo lường và linh kiện điện tử (DT7203) của Trường Cao đẳng Nghề Sóc Trăng thiết lập một cấu trúc đào tạo bám sát thực nghiệm, kết nối trực tiếp giữa lý thuyết mạch và kỹ năng vận hành công cụ kỹ thuật. Bằng việc phân bổ 63,3% thời lượng cho thực hành trên các thiết bị chuyên dụng như đồng hồ VOM, máy phát tần số AF và dao động ký CRT, kết hợp khảo sát linh kiện thụ động, linh kiện bán dẫn công suất và công nghệ vi mạch, tài liệu đáp ứng đầy đủ yêu cầu hình thành năng lực nghề nghiệp cho học viên khối ngành Điện tử công nghiệp. Để đạt hiệu quả cao, người học được khuyến nghị thực hiện đúng lộ trình từ làm chủ kỹ năng đo lường tại Bài 1, tiến đến chẩn đoán linh kiện tại Bài 2 và mở rộng hiểu biết quy trình chế tạo vi mạch tại Bài 3, kết hợp hoàn thành đầy đủ hệ thống bài tập tính toán cuối chương và biểu mẫu thực nghiệm theo quy định.